【从刷面试题到构建知识体系】Java底层-synchronized锁-2偏向锁篇
上一篇通过构建金字塔结构,来从不同的角度,由浅入深的对synchronized关键字做了介绍,
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本文将从底层实现的各个“组件”着手,详细拆解其工作原理。
本文会分为以下4节内容:
第一节:介绍MarkWord和LockRecord两种数据结构,该知识点是理解synchronized关键字底层原理的关键。
第二节:分析偏向锁加锁解锁时机和过程
一.先来了解两种数据结构,你应该了解这些知识点
1.MarkWord:在锁的使用过程中会对锁对象作出相应的操作
在HotSpot虚拟机中,Java对象在内存中存储的布局,分为三个部分:对象头,实例数据,对齐填充。
本文重点关注对象头。
对象头又划分为2或3部分,具体包括:
- MarkWord(后文简称MW,后续详细介绍)
- 类型指针:指向这个对象所属的类的元数据(klass)的指针
- 最后这一部分比较特殊,只有在对象是Java数组时才会存在,记录的是数组的长度。为什么要存在这个记录呢?我们知道,在普通Java对象中,我们可以通过读取对象所属类的元数据,计算出对象的大小。而数组是无法做到的,于是借助这块区域来记录。
本文重点关注MW区域
MW是一块固定大小内存区域,在32位虚拟机中是32个bit,对应的,64位虚拟机中是64个bit。本文以32位虚拟机为例分析。
我们从直观上理解,所谓的头信息,一般都是用来记载一些不易变的信息,例如在http请求头中的各种头信息。在对象头中也是如此,例如hashcode。在JVM虚拟机中为了解决存储空间开销,对象头的MW大小已经固定。那么,要存储的信息有比较多,包括且不限于:锁标志位、GC信息、锁相关信息,总大小远远超出32bit,怎么办呢?
共享存储区域,在不同的时刻,根据需求存储需要的信息。
请参考下图:
锁类型 | 25bit | 4bit | 1bit | 2bit | |
---|---|---|---|---|---|
23bit | 2bit | 是否偏向锁 | 锁标志位 | ||
无锁 | 对象hashcode | 分代年龄 | 0 | 01 | |
偏向锁 | 线程ID | epoch | 分代年龄 | 1 | 01 |
轻量级锁 | 指向栈中锁记录的指针 | 00 | |||
重量级锁 | 指向互斥量 | 10 | |||
GC标记 | 空 | 11 |
说明:两个标志位最多只能标识4个状态,那么剩下一个怎么办?共享。无锁和偏向锁共享01状态,他们两个的区分